Estudo técnico-econômico de sistemas solares combinados a bomba de calor para aquecimento de água

• Autor(a) principal: Fernandes, Valquíria Bomfim
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/43108
• topic: Engenharia Mecânica; Engenharia Térmica; Aproveitamento de Energia; aquecimento de água; energia solar térmica; bombas de calor; sistemas combinados

Este trabalho analisa a viabilidade técnico-econômica e o desempenho de sistemas solares de aquecimento de água, aplicados para consumo residencial de grande porte e com foco na cidade de Natal-RN. O objetivo da análise é incentivar o aproveitamento do recurso solar como energia térmica, constituindo uma alternativa sustentável ao aquecimento por meio de resistência elétrica. Duas configurações convencionais são analisadas, assim como duas configurações combinadas a bomba de calor. Os sistemas convencionais diferenciam-se pelo volume de armazenamento de água, de forma que o primeiro sistema apresenta um reservatório térmico com volume variável de acordo com a área de coletores solares instalados, enquanto o segundo adota dois reservatórios com volume fixo. Os sistemas associados a bombas de calor assemelham-se ao segundo caso, e diferenciam-se à medida em que um utiliza uma bomba de calor ar-água como aquecedor auxiliar, enquanto o outro conecta seus dois reservatórios através de uma bomba de calor água-água e uma conexão by-pass . Adota-se dados climatológicos no formato de ano meteorológico típico (typical meteorological year - TMY) referentes ao local estudado. É utilizada uma metodologia para a modelagem matemática e simulação numérica transiente com o software MATLAB. A análise econômica baseia-se no método P1 − P2, aplicado através do MATLAB, para estimar o ganho líquido proporcionado ao usuário por cada sistema ao longo de seu ciclo de vida. De acordo com os resultados de desempenho e retorno financeiro, todas as configurações analisadas mostram-se vantajosas. Para aplicações com área de coletor reduzida, o sistema combinado à bomba de calor ar-água apresenta-se como opção ótima, enquanto o primeiro modelo de sistema convencional possui o melhor custo-benefício nos casos em que maior área de coletores pode ser instalada.